未关闭的文件流会引起内存泄露么？

Posted 2022-01-18 cqqf2019

最近接触了一些面试者，在面试过程中有涉及到内存泄露的问题，其中有不少人回答说，如果文件打开后，没有关闭会导致内存泄露。当被继续追问，为什么会导致内存泄露时，大部分人都没有回答出来。

本文将具体讲一讲 文件(流)未关闭与内存泄露的关系。

什么是内存泄露

• 定义：当生命周期长的实例L 不合理地持有一个生命周期短的实例S，导致S实例无法被正常回收

举例说明

 

上面的代码可能会发生内存泄露

• 我们调用AppSettings.getInstance.setup()传入一个Activity实例
• 当上述的Activity退出时，由于被AppSettings中属性mAppContext持有，进而导致内存泄露。

为什么上面的情况就会发生内存泄露

• 以 android 为例，GC 回收对象采用GC Roots强引用可到达机制。
• Activity实例被AppSettings.sInstance持有
• AppSettings.sInstance由于是静态，被AppSettings类持有
• AppSettings类被加载它的类加载器持有
• 而类加载器就是GC Roots的一种
• 由于上述关系导致Activity实例无法被回收销毁。

验证是否引起内存泄露

因此，想要证明未关闭的文件流是否导致内存泄露，需要查看文件流是否是GC Roots强引用可到达。

示例代码1（辅助验证GC 发生）

 

 

示例代码2

 

这里我们这样操作

1. 点击textview视图，触发多次testInputStream
2. 过几秒后，我们执行heap dump。
3. 我们使用 MAT 对上一步的dump文件进行分析(需进行格式转换)

 分析上图，我们发现

• FileInputStream 只被 FinalizerReference 这个类(GC Root)持有
• 上述持有的原因是，FileInputStream重写了finalize，会被加入到FinalizerReference的析构处理集合
• 上述引用会随着Finalizer守护线程处理后解除，即FileInputStream实例彻底销毁。

所以，我们再来操作一波，验证上面的结论。

• 然后利用工具执行强制GC回收
• 过几秒后，我们执行heap dump。
• 我们使用 MAT 对上一步的dump文件进行分析(需进行格式转换)
• 堆分析文件，查找MyBufferedReader或者FileInputStream或者InputStreamReader 没有发现这些实例，说明已经GC回收
• 出于谨慎考虑，我们按照包名查找java.io在排除无关实例外，依旧无法找到testInputStream中的实例。再次证明已经被GC回收

因而我们可以确定，正常的使用流，不会导致内存泄露的产生。

当然，如果你刻意显式持有Stream实例，那就另当别论了。

为什么需要关闭流

首先我们看一张图

如上图从左至右有三张表

• file descriptor table 归属于单个进程
• global file table(又称open file table) 归属于系统全局
• inode table 归属于系统全局

从一次文件打开说起

当我们尝试打开文件/path/myfile.txt

1.从inode table 中查找到对应的文件节点

2.根据用户代码的一些参数（比如读写权限等）在open file table 中创建open file 节点

3.将上一步的open file节点信息保存，在file descriptor table中创建 file descriptor

4.返回上一步的file descriptor的索引位置，供应用读写等使用。

file descriptor 和流有什么关系

• 当我们这样FileInputStream("/sdcard/a.txt") 会获取一个file descriptor。
• 出于稳定系统性能和避免因为过多打开文件导致CPU和RAM占用居高的考虑，每个进程都会有可用的file descriptor 限制。
• 所以如果不释放file descriptor，会导致应用后续依赖file descriptor的行为(socket连接，读写文件等)无法进行，甚至是导致进程崩溃。
• 当我们调用FileInputStream.close后，会释放掉这个file descriptor。

因此到这里我们可以说，不关闭流不是内存泄露问题，是资源泄露问题(file descriptor 属于资源)。

不手动关闭会怎样

不手动关闭的真的会发生上面的问题么？ 其实也不完全是。

因为对于这些流的处理，源代码中通常会做一个兜底处理。以FileInputStream为例

 是的，在finalize方法中有调用close来释放file descriptor.

但是finalize方法执行速度不确定，不可靠

所以，我们不能依赖于这种形式，还是要手动调用close来释放file descriptor。

关闭流实践

Java 7 之后，可以使用try-with-resource方式处理

 Kotlin 可以使用use

 当然，还有最基础的手动关闭的形式

 Reference

• https://stackoverflow.com/questions/26541513/why-is-it-good-to-close-an-inputstream
• https://www.reddit.com/r/learnjava/comments/577769/why_do_you_need_to_close_streams/